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标题: 为什么四层板教材内层都是建议一层电源层，一层地层呢 [打印本页]
作者: A19861008    时间: 2013-12-24 19:48
标题: 为什么四层板教材内层都是建议一层电源层，一层地层呢
为什么四层板教材内层都是建议一层电源层，一层地层呢，两层是地层不是更好吗，我看到有很多方案公司的板都是做内层两层地层的，但是几乎所有的教材都是建议内层都是建议一层电源层，一层地层，为什么呢，各位高手，你们的见解如何啊，是两层地好呢，还是一层电源层，一层地层好呢？
作者: i265    时间: 2013-12-24 20:20
是的 我也奇怪 一般一些板子电源层都是加粗然后在铺地
作者: Navy1976    时间: 2013-12-25 08:48
减小信号回流路径，提高电源高频特性
作者: A19861008    时间: 2013-12-25 09:01
两层地层也一样可以减小信号回流路径，提高电源高频特性啊,为什么不用两层地呢,是不是用一层电源一层地更好呢
作者: cloudy19880824    时间: 2013-12-25 09:10
个人理解，电源层和地层相邻，之间能够形成耦合电容，可以有效提高电源的抗扰性并提高信号的高频性能
作者: lzscan    时间: 2013-12-25 09:21
电源也是很重要的信号。除了满足通流能力还要满足PI。所有电源也需要紧邻地覆铜。
作者: zhutou250    时间: 2013-12-25 10:12
当然条件允许 两个都为GND层更好。
作者: 李明宗伟    时间: 2013-12-25 11:53
cloudy19880824 发表于 2013-12-25 09:10- |! h1 U" V& l0 x2 Z0 r) w9 ]
个人理解，电源层和地层相邻，之间能够形成耦合电容，可以有效提高电源的抗扰性并提高信号的高频性能

! C7 E# R( {( n那个等效电容的值小得可怜，基本没作用。
作者: 雾霾有罪    时间: 2013-12-26 12:01
一层电源一层地主要是为了减小电源的返回路径。
作者: myexpma    时间: 2013-12-26 19:21
李明宗伟 发表于 2013-12-25 11:53
* \/ V) c1 M1 D- E% F2 E那个等效电容的值小得可怜，基本没作用。
) L: d: i& }' N( L
那个电容很重要，作用很大，非一般电容能够代替。
作者: 李明宗伟    时间: 2013-12-26 19:38
myexpma 发表于 2013-12-26 19:21# i4 L. b) x1 W8 G- K' F2 f
那个电容很重要，作用很大，非一般电容能够代替。
& s6 |4 }& ?0 K  @
多看书！6 _" b6 K6 D% L9 Q& |
作者: A19861008    时间: 2013-12-26 20:44
李明宗伟 发表于 2013-12-26 19:38
9 J: J! c5 v, v  z0 t( }+ x多看书！
; a% p! i* \9 _2 p# l4 Q+ L9 x
我觉得还是文章最后那里说到重点了，应当最大作用是这个了，我赞成，看下各位高手的意见了。
作者: 小懒懒    时间: 2013-12-26 22:56
一直以为电源与地的电容效应作用很大，难道理解一直都是错的。。。
作者: cloudy19880824    时间: 2013-12-27 09:12
李明宗伟 发表于 2013-12-26 19:38
0 I3 t5 d4 e8 ^多看书！
3 j2 Q9 E/ U/ Q/ T4 H# k
请问这个是什么书，能不能麻烦你上传一份
作者: SkyLin_890302    时间: 2013-12-27 09:49
这是什么书上说的呢，能把书名给说说吗？
作者: 李明宗伟    时间: 2013-12-27 10:54
《信号完整性分析》 Eric Bogatin
. U9 U* F; A& _1 }1 k网上搜就有下载了。
作者: 592671471    时间: 2013-12-27 18:54
内层是什么，硬件工程师都会做一个评估，内层一层电一层地有，两层都地的也有，内层两层同时走线的也有，不同的PCB板对信号的质量要求不同。
作者: myexpma    时间: 2013-12-27 19:49
李明宗伟 发表于 2013-12-26 19:38- Y. p7 Z* l2 e3 D
多看书！
% e/ B2 {/ }. p; e. e  r/ G% ^- Z- \
上述论述基本正确，但是混淆了两类电容用途的概念，一个是给ic提供瞬间能量的电容，需要较大的容量，一个是滤除高频噪声的电容，把多层板间的电容当作IC“蓄水池”电容利用是错误的，多层板间的电容最大优点是等效串联电感最小，对高频噪声的滤除作用很强，这是其他任何外加电容都无法比拟的。
作者: loveluo    时间: 2013-12-27 21:12
电源很重要的一块，电源分配网络是为整个系统供电的，如果没有这个平面，电源完整性会有缺陷，等效电容应该也是很重要的一部分！
作者: 李明宗伟    时间: 2013-12-27 21:26
本帖最后由 李明宗伟 于 2013-12-28 00:38 编辑
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myexpma 发表于 2013-12-27 19:49& r6 E) {: u8 m/ {$ T
上述论述基本正确，但是混淆了两类电容用途的概念，一个是给ic提供瞬间能量的电容，需要较大的容量，一个 ...
* f0 y, S& l; q* w
1 L* Y- n( s( \9 D
谢谢21楼的提醒。* K0 P; m$ W6 w/ d; s! ]* L

( R( |' w8 I) |7 j- S# V& |“多层板间的电容最大优点是等效串联电感最小”的说法不正确。
3 Y& [* y7 }6 a% H, `
$ q' j7 v  y4 p电源平面和地平面之间的耦合电容并不是回路电感最小的原因。再一次强调，电源平面和地平面之间的耦合电容基本没有实际意义。5 ^0 g6 G3 |& |1 w1 [

* B( j) E/ J, Z电源平面和地平面之所以能提供低电感路径，是因为只要存在电源平面和地平面，则电路板上的任何信号路径都能与其返回路径完全重合，从而实现回路自感最小。这个是有严格的证明。3 j1 o. y$ M7 F" h7 h+ P
& W/ X9 l( C3 ?+ s! B, |/ s
简单来讲，回路电感=信号路径自感+返回路径自感-2*信号路径与返回路径互感。当信号路径都能与其返回路径完全重合，耦合最好，互感最大，从而使回路自感达到最小。从这可以看出，这和耦合电容毫无关系。
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0 H9 _9 h! j: J6 v3 Q
4 Z6 Z. h7 W2 l$ j& G, G
* l6 i4 b6 g$ q# V; ]& f# L5 p
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作者: 阿科GL    时间: 2013-12-27 23:44
本帖最后由 阿科GL 于 2013-12-27 23:49 编辑 ; e  \0 P) `) m" ?' h; q* v
李明宗伟 发表于 2013-12-27 21:26
, [( b; N. q' Y: {1 h) R呵呵，“多层板间的电容最大优点是等效串联电感最小”，看到这个我就笑了，不懂装懂。; f6 g5 g# {9 H+ _7 M7 F
6 `; P; o) b; w5 }2 C& D
电源平面和地平 ...
% B6 v  B% O7 ?) B8 p6 T
; D/ \* x8 s8 K# _
放轻松一点，这里是交流的地方，既然是交流，肯定说的不妥的地方，不用生气较真，重要的是在交流中学到知识和提高，, |1 @4 s: l' R( k" _  D
三人行必有我师，多交流，少教导。
# d3 J4 X5 G0 Y4 `9 \1 c6 W我也是新手，希望多流你和经验。
作者: myexpma    时间: 2013-12-29 19:45
本帖最后由 myexpma 于 2013-12-29 19:55 编辑 * @* l  [' n. s; y/ ^. C- _1 e4 Z
李明宗伟 发表于 2013-12-27 21:26
! O8 R, j2 L6 F谢谢21楼的提醒。
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" M7 N( O( a0 |/ ~( m% q% n5 M& @$ D7 m“多层板间的电容最大优点是等效串联电感最小”的说法不正确。
9 q% {2 i7 d) V2 [$ Y) `5 Y

/ c; K$ G8 ?- C至于什么是回路自感，真不明白。+ ^5 A& S9 v. O1 c" w8 b
但是，我们知道任何外加的电容，不论是插装还是表贴，都要通过PCB上的焊盘和导线接入电路，这相比PCB层间的电容来说必然会增加串联电感，导致滤波效果下降。请问什么电容的等效串联电感能比PCB层间电容的等效串联电感小？当然PCB层间电容不是万能的，它只对高频噪声有滤除作用，因此在IC等元件的电源和地之间通常还要并联其他不同容值的电容。
作者: 李明宗伟    时间: 2013-12-29 22:11
本帖最后由 李明宗伟 于 2013-12-30 08:55 编辑
; c! k: Z- x) a3 w, D; {! o6 D4 R  K
myexpma 发表于 2013-12-29 19:45
8 E9 G, h/ F/ o: V至于什么是回路自感，真不明白。
: g2 J' J$ a8 T. @# w, D但是，我们知道任何外加的电容，不论是插装还是表贴，都要通过PCB上 ...
* s1 d; f6 B2 _( w2 u
! E1 T# T, \6 [) [4 \9 ]" D
所谓回路自感，就是平面层回路的等效串联电感。' z% e) o5 Q& n" t; [
2 @$ X( W5 Q4 `* |
地平面和电源平面就是为了提供低电感的回路。这个低电感回路是提供给谁用的？当然就是电容元件，而不是你认为的层间等效电容。
, Q" I( z( B1 r$ g; z6 f6 b( r
+ `) h8 ^# w& _8 Q! J$ \! D/ l, J“请问什么电容的等效串联电感能比PCB层间电容的等效串联电感小”，回答这个问题前，先明确几个概念。
9 [" D. }2 C' X! e; H( ^: @+ |: n
# n" Q% l. x3 q; P+ h% F电感和电容是独立分量，电容决定容抗，电感决定感抗；电容再怎么牛叉，它也只能决定电容值和容抗，不要以为是电容使得回路电感小；也不能说电容的优点是低电感，因为电容本身是没有电感分量的，应该说是低的等效串联电感。  \7 S' i$ m+ y& u/ Q
低电感路径和层间耦合电容都是平面层回路的组成部分，但它们是独立的，不要以为层间耦合电容是包含低电感路径，并以此认为是层间耦合电容提供低电感路径。
- V7 L! L* d1 m( Z; R
" A. j8 l# m5 m  B+ s/ A  }平面层提供的低电感路径是给所有电容共用的，而不是层间等效电容独占的。
! d" Z8 Q& r3 ]* b5 r  b( c4 D/ g8 ]4 \
2 ~- x. b3 e2 L8 v  I) ^而且，低电感只是一个方面，它并不意味着低阻抗；我们最终需要的是低阻抗。
! p( X+ h3 I: T4 I8 _3 B( ^1 V) @5 B1 j& H5 a) T
阻抗=感抗+容抗=L+1/C。（忽略电阻部分）5 E9 L( e8 n9 |# n

: g2 G  ?: ]/ i, `" ^对于层间等效电容，阻抗=平面层感抗+1/层间等效电容
9 g2 a- q+ |9 ]) Z9 I对于电容元件，阻抗=平面层感抗+元件自身感抗+1/元件电容
8 @% |2 _* y( V3 c) B; [; b/ Z/ e- s" i; |
对比看出：
/ C* _4 m1 [, l3 M7 Z$ x感抗部分，层间等效电容和电容元件的感抗大致在一个数量级上。
3 Y" _. F4 ~- c9 v容抗部分，元件电容比层间等效电容至少大4个数量级。4 O) v+ l3 q6 ?3 {- s  i

$ S; ]- y6 N* ]- Z+ w& c, o) X那你说，层间等效电容和电容元件，谁能提供更低的阻抗，更能滤除高频噪声？$ d; [4 d8 Q5 g* d& L" J

' |! s+ \. i  g6 ]9 ^3 s' |3 K
, _2 H  Y) ~) V% U
" w# a; Q! x3 h
5 m& \3 \* r! j" ?
作者: tom781019    时间: 2013-12-29 23:27
减小电源的返回路径，减小对其他敏感信号的干扰，降低线路损耗压降。
作者: myexpma    时间: 2013-12-30 19:24
李明宗伟 发表于 2013-12-29 22:116 I! n6 ^" o* O8 r  W/ l4 [% O
所谓回路自感，就是平面层回路的等效串联电感。
) n( o; ^( ?$ K7 a/ Q7 V3 h, P' n% ^
9 x; Q4 o" \1 G/ ]9 X6 z1 Z) t2 B地平面和电源平面就是为了提供低电感的回路。这个低 ...
  p2 J, U3 d* U6 M3 B- L
对于同样的电容容量，当然是PCB层间电容比外加电容的高频滤波效果好，这还有疑问吗？! d9 G$ x8 j( F& K  U$ J
对一个问题，可以从不同的角度进行分析。任何外加的电容都要通过焊盘、导线甚至过孔才能实现，这必然要增加相应的等效串联电感，这种分析方法物理概念很清晰。* [* G/ f# g. Z2 w2 _/ v2 G
PCB层间电容虽然很有效，但不是万能的，其大小和PCB叠层材料、间距、面积等有关系，主要对高频噪声有滤除作用，而对于低频滤波一般作用不大，因此用户需要根据电路的工作频率以及噪声情况，设计外加电容的大小。当然PCB中电源和底层的作用不仅仅是提供电容，和其他层之间还涉及到微带线、带状线等作用。
作者: 李明宗伟    时间: 2013-12-30 20:47
本帖最后由 李明宗伟 于 2013-12-30 20:55 编辑
. ]2 I9 s4 k0 b/ z& W, R0 B
myexpma 发表于 2013-12-30 19:24
3 k: A; F! `4 n2 `对于同样的电容容量，当然是PCB层间电容比外加电容的高频滤波效果好，这还有疑问吗？
+ P4 o$ O4 j% G& a3 o4 M2 f- V对一个问题，可以 ...

7 k6 G, s2 h# Z0 }( R! Y1 N6 _3 y9 x" [" k+ S- y; z4 R% Z- {' g
看来你没有仔细看我在23楼的分析。
1 U1 Q1 {! ?# O( J% S8 z1 U, G! U& @3 I
1.对于同样的电容容量，当然是PCB层间电容比外加电容的高频滤波效果好，这还有疑问吗？# F# K/ E+ Y* S* _, w
答：第一，一般电容都要比层间等效电容大4个数量级，所以你的假设不成立；* w) C7 J7 P6 [' ?  f
       第二，若外接电容比层间等效电容大得多，哪个的高频滤波效果更好？请你明确给出你的答案和论证过程。
# p. L: Q  D1 f* p& \9 v! ?! |: T9 O  a! O& n
2.任何外加的电容都要通过焊盘、导线甚至过孔才能实现，这必然要增加相应的等效串联电感，这种分析方法物理概念很清晰。
! }7 B6 x0 ^: C8 z1 h6 h0 x( s# A* D答：外加的电容增的确是增加了等效串联电感，但是，它的阻抗也要比层间等效电容小得多。我已经在23楼给出了详细分析。: u* j0 v- H  _* K' k2 n, i' U, L
作者: myexpma    时间: 2014-1-2 19:26
李明宗伟 发表于 2013-12-30 20:47
- l" T" b0 a. ]1 B: d( e看来你没有仔细看我在23楼的分析。: _2 M  g! O/ [! A( j- p

2 Y; R3 e$ {0 f. N) f* C3 j1.对于同样的电容容量，当然是PCB层间电容比外加电容的高频滤波 ...

& l1 B6 d- ^2 [5 a% B混淆了两个概念：理想电容和实际电容。& E; [/ |& L( E3 E3 w+ ~/ m& L
理论上电容容量越大，滤波效果越好，但是实际上的电容不是理想的，由于等效串联电感等寄生参数的存在，在一定频率下它是电容性的，超过该频率后它是感性的。下图是不同容量的陶瓷表贴电容的阻抗-频率特性。/ B8 k" V' }& C
4 w; L8 r. N5 T
4 k$ c- x3 ]0 Y
从图中可知，“电容的容量越大滤波效果越好”的概念是很片面的，滤波效果是针对特定的频率来说的。上图是同材质的陶瓷电容，如果和更大容量的铝电解电容或钽电容相比，虽然电解电容或钽电容的容量更大，但它们在相同频率下的阻抗却更高。$ M' M- X; d+ o1 G
1 T% U5 A( ]7 M! |
在通常的电路设计中，在IC旁边一般要并联容值不同的电容，就是为了实现不同频率下有更好的滤波效果，如果电路中存在特定频率的干扰信号，对该干扰信号的滤除则需要进行相关计算，而不是简单并联一个大电容。
作者: 李明宗伟    时间: 2014-1-2 19:52
myexpma 发表于 2014-1-2 19:26
1 f! N/ h- i& \# j0 _混淆了两个概念：理想电容和实际电容。
4 \, O# |& [% Q" N# x- G8 D理论上电容容量越大，滤波效果越好，但是实际上的电容不是理想的 ...
- R( Z" C  ~4 `7 Z: n# M
第二，若外接电容比层间等效电容大得多，哪个的高频滤波效果更好？( |- F9 E% ]7 E9 I: ~9 {) p
请你明确给出你的答案和论证过程，估算下外接电容和层间等效电容的阻抗大小，看下哪个更小；作出它们的阻抗-频率特性曲线，看下哪个特性更好。- B4 m4 N, C: t+ o9 @! d
作者: CS.Su    时间: 2014-1-3 00:11
A19861008 发表于 2013-12-25 09:01, o2 [5 W) f& ?* ^, [; j
两层地层也一样可以减小信号回流路径，提高电源高频特性啊,为什么不用两层地呢,是不是用一层电源一层地更好 ...
; C+ B; y& `7 W0 E0 z; q
电流的流向是从电源开始，到地结束的，所以你的地平面有了，电源线走得很绕，回流一样也跟着电源绕的
作者: myexpma    时间: 2014-1-3 20:32
李明宗伟 发表于 2014-1-2 19:52/ _! |3 v9 T. m, d
第二，若外接电容比层间等效电容大得多，哪个的高频滤波效果更好？
0 m) y  p1 ^: s& h, B+ Z请你明确给出你的答案和论证过程，估 ...

: u+ A( p' u. R0 n1 w, D其实前面已经说得很明确了。
) _! a, D( t) F' H所谓的大电容，比如在uF数量级的电容一般是钽电容或铝电解电容，虽然陶瓷电容也有这个数量级的，但是相对应用较少，拿最常用的钽电容来说，其最高应用频率也就几十kHz，当工作频率再高时，其损耗将急剧上升，同时其容值也将下降，根本不能用于高频滤波，更别说铝电解电容了。
3 j9 y' t, J/ e+ n  H" o" Z一定要区别理想电容和实际电容。
作者: swjws2183    时间: 2015-9-9 20:23
学习了！！



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